CN103398558A - 全自动组合模块新能源材料真空烘烤方法及真空烘烤线 - Google Patents
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Abstract
一种全自动组合模块新能源材料真空烘烤方法及真空烘烤线，其中真空烘烤线包括带保温层的依次拼接的至少两个功能不同的功能箱体，所述功能箱体中至少包含有真空干燥箱体，所有功能箱体是独立密封的，并拼接成一个完整体，最前面的一个功能箱体设有前密封门，最后面一个功能箱体设有后密封门，相邻的功能箱体之间设有各自的分隔保温门，使每个功能箱体内部构成独立的密封的结构；根据功能箱体的功能，在每个功能箱体上设相应的功能源；在所述功能箱体的内底面上设有将上一工位上的被烘烤物体传送到下一工位的由控制装置控制的传输装置。本发明具有可使现有新能源材料制用的生产线实现流水线作业，同时，还具有节能、高效省时、干燥效果好的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于烘烤新能源材料的真空烘烤方法及真空烘烤线。
背景技术
本文中所指的新能源材料主要是指新型锂离子电池材料、新型燃料电池材料和新型太阳能电池材料。在新能源材料制造过程中离不开干燥，如现在锂离子电池极片的制造，从涂布到初步烘干可以实现连续自动化生产，但对于极片的深度烘干却采用是单箱体烘烤工艺，最常见的烘烤工艺是在一个真空烘烤箱内，先将被烘烤的锂电池电极装入真空烘烤箱中，再对箱体内加热，当箱内温度达到要求后，再在保温的情况下，将箱体内抽真空除去水分，当电池极片的水分达到要求后，再对箱体内的被烘烤的锂电池电极或电芯进行自然冷却或强制冷却，使被烘烤的锂电池电极或电芯的温度降到一定程度后（一般为35摄氏度以下），再将被烘烤的锂电池电极或电芯取出密封保存。这种在一个真空烘烤箱内完成全部工艺的办法，就不能与前后工序形成流水化作业，并且这种真空烘烤箱还存在烘烤周期长，一般从进料到出料如果是强制冷却需要24小时完成一个周期，如果是自然冷却则需要更长的时间，影响了烘烤箱的利用率；能耗大，烘烤箱在烘烤时需要大量的热能才可以将箱体或箱体内的被烘烤的锂电池电极加热，然而，当烘烤好后，又需要强制或自然地散去这部分热量，其造成能源消耗大；员工劳动强度大等问题。
因此，在新能源材料制造领域，涂布干燥、真空烘烤及后道工序无法流水线化作业是困扰每个企业的头等难题。
发明内容
为了克服上述问题，本发明向社会提供一种可与前后工序实现流水化配套的，适合于不同烘烤工艺的，设备利率更高、热利用率更高，且节省人工的全自动组合模块新能源材料真空烘烤方法及真空烘烤线。
本发明的技术方案是：提供一种全自动组合模块新能源材料真空烘烤方法，
（S1） 根据不同烘烤对象，将整个烘烤过程分成至少两个功能不同的功能单元；
（S2） 根据不同的功能单元选择相应功能的独立的可密封的功能箱体；
（S3） 将所有功能箱体拼接成一个整体，使每个功能箱体的内部构成隧道；
（S4） 烘烤作业时，每个功能箱体独立密封；当被烘烤物体需要从隧道内进入下一工位时，抽开功能箱体上的分隔保温门，通过位于功能箱体内底面上的由控制装置控制的传输装置自动的将上一工位上的被烘烤物体传送到下一工位；如此类推，直至完成整个烘烤过程。
作为对本发明的改进，所述功能单元包括进料单元、加热单元、真空干燥单元、冷却单元、水分检测单元或出料单元。
作为对本发明的改进，所述两个功能不同的功能单元中至少包括真空干燥单元。
本发明还提供一种全自动组合模块新能源材料真空烘烤线，包括带保温层的依次拼接的至少两个功能不同的功能箱体，所述功能箱体中至少包含有真空干燥箱体，所有功能箱体是独立密封的，并拼接成一个完整体，最前面的一个功能箱体设有前密封门，最后面一个功能箱体设有后密封门，相邻的功能箱体之间设有各自的分隔保温门，使每个功能箱体内部构成独立的密封的结构；根据功能箱体的功能，在每个功能箱体上设相应的功能源；在所述功能箱体的内底面上设有将上一工位上的被烘烤物体传送到下一工位的由控制装置控制的传输装置。
作为对本发明的改进，在所述第一功能箱体的前面还设有进料箱体。
作为对本发明的改进，在所述第N功能箱体的后面还设有出料箱体。
作为对本发明的改进，在第一功能箱体和第N功能箱体之是设有中间功能箱体。
作为对本发明的改进，所述中间功能箱体包括加热箱体、真空干燥箱体、冷却箱体或水分检测箱体；或者加热箱体、真空干燥箱体、冷却箱体和水分检测箱体中任意两种箱体的组合。
作为对本发明的改进，所述传输装置是推板式传输机构或带式传送式传输机构。
作为对本发明的改进，所述功能箱体是呈一字形排布的或呈上下排布的。
作为对本发明的改进，所述传输装置包括底板和收卷驱动机构，在所述底板上设有带收卷轴的收卷支架和带放卷轴的放卷支架，所述收卷驱动机构设置在所述功能箱体上，所述收卷驱动机构包括收卷驱动电机和可伸缩的收卷驱动杆，收卷驱动杆的一端与收卷驱动电机的输出轴连接，另一端与收卷驱动头连接；所述收卷驱动头伸出时与收卷轴一端活动连接，所述收卷驱动头收缩时与所述收卷轴脱离。
作为对本发明的改进，所述传输装置还包括放卷驱动机构，所述放卷驱动机构设置在所述功能箱体上，所述放卷驱动机构包括放卷驱动电机和可伸缩的放卷驱动杆，放卷驱动杆的一端与放卷驱动电机的输出轴连接，另一端与放卷驱动头连接；所述放卷驱动头伸出时与放卷轴一端活动连接，所述放卷驱动头收缩时与所述放卷轴脱离。
作为对本发明的改进，所述传输装置包括底板，在所述底板上设有带收卷轴的收卷支架和带放卷轴的放卷支架，收卷轴由收卷电机驱动，在所述功能箱体上设有电源伸缩装置，当电源伸缩装置伸出时给收卷电机提供电源，当电源伸缩装置收缩时切断收卷电机的电源；或者，所述传输装置包括底板，在所述底板上设有带收卷轴的收卷支架和带放卷轴的放卷支架，收卷轴由收卷电机驱动，在所述功能箱体上设有收卷电源伸缩装置，当收卷电源伸缩装置伸出时给收卷电机提供电源，当收卷电源伸缩装置收缩时切断收卷电机的电源；所述放卷轴由放卷电机驱动，在所述功能箱体上设有放卷电源伸缩装置，当放卷电源伸缩装置伸出时给放卷电机提供电源，当放卷电源伸缩装置收缩时切断放卷电机的电源。
上述传输装置中还可以设置纠偏装置，必要时纠正基片的收卷方向。
本发明将传统单箱完成所有工艺，改成分工位在不同功能箱体内完成，每个功能箱体可独立密封，完全自动化无人化送料，不仅可以大大缩短烘烤和冷却的时间，提高设备利用率，而且还可以与前后工序实现流水化作业；在整个烘烤过程式中，在加热箱体内被加热后的热能不需要整体降低，而只需要将被加热和干燥后的被加热物体冷却即可，可达到节能的目的；功能箱体内的设有传输装置，可以在控制装置的控制下实现全自动进料和出料，不仅可以减轻操作人员的劳动强度，而且还具有当某一功能箱体出现故障后，可以快速更换，而不影响正常工作的目的；拼接式的真空烘烤线还方便工厂根据工艺要求变化每个功能箱体的位置，以达到满足各自的工艺条件；对于生产设备的厂家而言，可以实现标准化和模块化批量生产的目的。
总而言之，本发明具有可使现有新能源材料制用的生产线实现流水线作业，同时，还具有节能、高效省时、干燥效果好的优点。
附图说明
图1是本发明的工艺流程示意图。
图2是本发明的一种实施例的剖面结构示意图。
图3是发明的第二种实施例的剖面结构示意图。
图4是图3所示实施例的一种使用状态示意图。
图5是图3所示实施例的另一种使用状态示意图。
图6是本发明中一种传输装置的俯视平面结构示意图。
图7是图6的侧面结构示意图。
图8是图6所示实施例驱动头伸出状态的平面结构示意图。
图9是图8的侧面结构示意图。
具体实施方式
请参见图1，图1揭示的是一种全自动组合模块新能源材料真空烘烤方法，
（S1） 根据不同烘烤对象，将整个烘烤过程分成至少两个功能不同的功能单元；以锂子电池的真空烘烤为例来说明本发明方法（下同），可以将整个过程分为进料、加热、真空干燥、冷却、水分检测和出料六个单元，当然，对于某此烘烤工艺，也可以不设水分检测单元；
（S2） 根据不同的功能单元选择相应功能的独立的可密封的功能箱体；根上述六个单元，可以选择相应的进料、加热、真空干燥、冷却、水分检测和出料六个功能箱体，在不同功能箱体上根据功能不同，可以设相应的功能源，如，对于加热功能箱体，可以在箱体上设加热源，加热源可以内置，也可以外置；对于真容干燥功能箱体可以设真空源和干燥空气源，实际生产中，只需要在真空干燥功能箱体上设置抽真空的连接阀，和输入干燥空气的连接阀即可；对于冷却功能箱体至少要设干燥冷气源或干燥冷气连接阀；水分测检功能箱体上可以设置水分检测仪；两个功能不同的功能单元中至少包括真空干燥单元。
（S3） 将所有功能箱体拼接成一个整体，使每个功能箱体的内部构成隧道；将上述进料功能箱体、加热功能箱体、真空干燥功能箱体、冷却功能箱体、水份检测功能箱体和出料功能箱体，相互依序拼接，使每个功能箱体的内部构成隧道，相邻的功能箱体之间用分隔保温门分开，构成独立的密封体；
（S4） 烘烤作业时，每个功能箱体独立密封；当被烘烤物体需要从隧道内进入下一工位时，抽开功能箱体上的分隔保温门，通过位于功能箱体内底面上的由控制装置控制的传输装置自动的将上一工位上的被烘烤物体传送到下一工位；如此类推，直至完成整个烘烤过程。
当然，上面仅以现在常见的锂离子电池极片的干燥为例加以说明的，对于新型燃料电池材料和新型太阳能电池材料在烘烤的过程中，可能还涉及到其它的功能单元，这要依据不同的工艺要求，而具体设置功能单元。
本发明中，所述功能单元可以是进料单元、加热单元、真空干燥单元、冷却单元、水分检测单元或出料单元；两个功能不同的功能单元中至少包括真空干燥单元。
请参见图2，本发明还提供一种全自动组合模块新能源材料真空烘烤线，包括依次拼接的至少两个功能不同的功能箱体，即第一功能箱体1、第二功能箱体2……第N功能箱体N，每个功能箱体都具有各自的保温层11、21……N1，在所述功能箱体中至少要包含有真空干燥箱体，所有第一功能箱体1、第二功能箱体2……第N功能箱体N是独立密封的，并拼接成一个完整体，第一功能箱体1设有前密封门12，第N功能箱体N设有后密封门N2，相邻的功能箱体之间设有各自的分隔保温门3，使第一功能箱体1、第二功能箱体2……第N功能箱体N内部构成独立的密封的结构；根据功能箱体的功能，在每个功能箱体上设相应的第一功能源13、第二功能源23……第N功能源N3；在所述第一功能箱体1、第二功能箱2……第N功能箱体N的内底面上设有将上一工位上的被烘烤物体传送到下一工位的由控制装置43控制的传输装置成4。图2中，在正对分隔保温门3的上方所示的虚框部分31表示分隔保温门3向上抽出的状态，这种状态只有在被干燥物体20在功能箱体间移动时，才需要抽出；图2中所示的分隔保温门3是向上抽出的，根据实际需要分隔保温门3也可以设计成向下抽出、向前或向后抽出的结构。
所述第一功能源13、第二功能源23……第三功能源N3是依据具体功能箱体的功能而设置的，例如，对于加热功能箱体，可以在箱体上设加热源；对于真容干燥功能箱体可以设真空源和干燥空气源，实际生产中，只需要在真空干燥功能箱体上设置抽真空的连接阀，和输入干燥空气的连接阀即可；对于冷却功能箱体至少要设干燥冷气源或干燥冷气连接阀；水分测检功能箱体上可以设置水分检测仪等等。
将所有功能箱体设计成独立的功能箱体，并可以将这些功能箱体进行任意拼接，就可以满足使用者根据需要而排布功能箱体的顺序，而达到实现不同干燥工艺的要求；同时也可使被干燥物体20从上一道工序流出经过干燥线后进入下一道工序，实现完全自动化作业；对于设备生产厂家而言，就可以实现标准化、模块化生产不同的功能箱体提供用户使用，而不用像现在需要根据使用者的干燥工艺设计不同的真空烘烤箱（非标产品）。
请参见图3，图3是发明的第二种实施例的剖面结构示意图。图3所示实施例与图2所示实施例相比，其大体结构相同，所不同是在所述第一功能箱体1前面还设有进料箱体30，进料箱体30带有进料箱体保温层31和进料箱体保温门32，从上道工序过来的被干燥物体20可以先进入进料箱体30内，等待下一步动作；在所述第N功能箱体N后面还设有出料箱体40，出料箱体40带有出料箱体保温层41和出料箱体保温门42，被干燥物体20可以先进入出料箱体40内，等待进入下一工序；在出料箱体40设有控制装置43，用于控制传输装置成4统一动作。
本发明中，在第一功能箱体1和第N功能箱体N设有中间功能箱体50，所述中间功能箱体50可以是多个。
请参见图4，图4是图3所示实施例的一种使用状态示意图。它是以现有锂子电池的电极烘烤工艺为例加以说明的。从图可以看出，从上道工序出来的被干燥物体20（本例中为锂子电池的电极），本实施例中令第一功能箱体1等于加热箱体，第二功能箱体2等于真空干燥箱体，中间功能箱体50等于冷却箱体，第N功能箱体N等于水分检测箱体，在水分检测箱体内设有水分检测仪，从上道工序过来的被干燥物体20首先进入进料箱体30，再进入加热箱体被加热，再进入真空干燥箱体在真空的状态下被深度干燥，干燥完毕后，再进入冷却箱体被冷却，冷却后的被干燥物体20进入出料箱体40，进入下一道工序；当然，如果在不设进料箱体30和出料箱体40的情况下，本发明也是可以实现的。
请参见图5，图5是图3所示实施例的一种使用状态示意图。图5所示实施例与图4所示实施例大体上相同，所不同的是各个功能箱体不是呈一字形排布，而是呈上下排布，以节省场地。
本发明中，所述传输装置成4可以是推板式传输机构，所谓推板式传输机构每个传输装置4是独立的，分别设在各功能箱体的内底面上，通控制装置43将被干燥物体20依次向下一步传送。所述传输装置成4也可以是带式传送式传输机构，类似于皮带运输机的结构，这里不再赘述。
请参见图6和图7，从图可知，所述传输装置4包括底板44和收卷驱动机构45，在所述底板44上设有带收卷轴46的收卷支架47和带放卷轴48的放卷支架49，所述收卷驱动机构45设置在所述功能箱体上，所述收卷驱动机构45包括收卷驱动电机451和可伸缩的收卷驱动杆452，收卷驱动杆452的一端与收卷驱动电机451的输出轴连接，另一端与收卷驱动头453连接；所述收卷驱动头453伸出时与收卷轴46一端活动连接，所述收卷驱动头453收缩时与所述收卷轴46脱离；本实施例中，所述传输装置4还包括放卷驱动机构500，所述放卷驱动机构500设置在所述功能箱体上，所述放卷驱动机构500包括放卷驱动电机510和可伸缩的放卷驱动杆520，放卷驱动杆520的一端与放卷驱动电机510的输出轴连接，另一端与放卷驱动头530连接；所述放卷驱动头530伸出时与放卷轴48一端活动连接，所述放卷驱动头530收缩时与所述放卷轴48脱离。
在所述传输装置4中设置收卷和放卷机构，主要是为了满足当被干燥物体20过大时，通过在烘干时收卷和放卷，来回收放被干燥物体20，可以提高干燥速度和干燥质量。
图8和图9所示，就是收卷机构将被干燥物体20收卷一次后的示意图，被干燥物体20从放卷机构卷到了收卷机构上；显然，如果要进行第二次收放卷，只需要将收卷驱动电机451和放卷驱动电机510反转，就可以再次将被干燥物体20卷回，根据需要，在干燥时可以多次来回收放卷。当然，为了防止被干燥物体20在来回转动的过程中，发性偏移现象，可以在传输装置4中还可以设置纠偏装置，必要时纠正基片的收卷方向。
本发明中，所述传输装置4还可以设计成包括底板44，在所述底板44上设有带收卷轴46的收卷支架47和带放卷轴48的放卷支架49，收卷轴46由收卷电机驱动，收卷电机可以设在底板44上，通过皮带带动收卷轴放转，也可以将收卷轴46的一端直接收卷电机的输出轴连接，这种情况下，在所述功能箱体上必须设有电源伸缩装置，当电源伸缩装置伸出时给收卷电机提供电源，可以是在收卷电机上设插头或插座，电源伸缩装置上设插座或插头，当电源伸缩装置伸出时通过插头和插座给收卷电机提供电源；当电源伸缩装置收缩时切断收卷电机的电源。
本发明中，所述传输装置4还可以设计成包括底板44，在所述底板44上设有带收卷轴46的收卷支架47和带放卷轴48的放卷支架49，收卷轴46由收卷电机驱动，在所述功能箱体上设有收卷电源伸缩装置，当收卷电源伸缩装置伸出时给收卷电机提供电源，当收卷电源伸缩装置收缩时切断收卷电机的电源；所述放卷轴48由放卷电机驱动，在所述功能箱体上设有放卷电源伸缩装置，当放卷电源伸缩装置伸出时给放卷电机提供电源，当放卷电源伸缩装置收缩时切断放卷电机的电源。这样，根据需要，在干燥时可以多次来回收放卷。为了防止被干燥物体20在来回转动的过程中，发性偏移现象，可以在传输装置4中还可以设置纠偏装置，必要时纠正基片的收卷方向。
Claims (10)
1.一种全自动组合模块新能源材料真空烘烤方法，其特征在于：
（S1）根据不同烘烤对象，将整个烘烤过程分成至少两个功能不同的功能单元；
（S2）根据不同的功能单元选择相应功能的独立的可密封的功能箱体；
（S3）将所有功能箱体拼接成一个整体，使每个功能箱体的内部构成隧道；
（S4）烘烤作业时，每个功能箱体独立密封；当被烘烤物体需要从隧道内进入下一工位时，抽开功能箱体上的分隔保温门，通过位于功能箱体内底面上的由控制装置控制的传输装置自动的将上一工位上的被烘烤物体传送到下一工位；如此类推，直至完成整个烘烤过程。
2.根据权利要求1所述的全自动组合模块新能源材料真空烘烤方法，其特征在于：所述功能单元包括进料单元、加热单元、真空干燥单元、冷却单元、水分检测单元或出料单元。
3.根据权利要求1所述的全自动组合模块新能源材料真空烘烤方法，其特征在于：所述两个功能不同的功能单元中至少包括真空干燥单元。
4.一种全自动组合模块新能源材料真空烘烤线，其特征在于：包括带保温层的依次拼接的至少两个功能不同的功能箱体，所述功能箱体中至少包含有真空干燥箱体，所有功能箱体是独立密封的，并拼接成一个完整体，最前面的一个功能箱体设有前密封门，最后面一个功能箱体设有后密封门，相邻的功能箱体之间设有各自的分隔保温门，使每个功能箱体内部构成独立的密封的结构；根据功能箱体的功能，在每个功能箱体上设相应的功能源；在所述功能箱体的内底面上设有将上一工位上的被烘烤物体传送到下一工位的由控制装置控制的传输装置。
5.根据权利要求4所述的全自动组合模块新能源材料真空烘烤线，其特征在于：在所述第一功能箱体的前面还设有进料箱体。
6.根据权利要求4或5所述的全自动组合模块新能源材料真空烘烤线，其特征在于：在所述第N功能箱体的后面还设有出料箱体。
7.根据权利要求4所述的全自动组合模块新能源材料真空烘烤线，其特征在于：在第一功能箱体和第N功能箱体之间设有中间功能箱体。
8.根据权利要求4、5或7 所述的全自动组合模块新能源材料真空烘烤线，其特征在于：所述传输装置包括底板和收卷驱动机构，在所述底板上设有带收卷轴的收卷支架和带放卷轴的放卷支架，所述收卷驱动机构设置在所述功能箱体上，所述收卷驱动机构包括收卷驱动电机和可伸缩的收卷驱动杆，收卷驱动杆的一端与收卷驱动电机的输出轴连接，另一端与收卷驱动头连接；所述收卷驱动头伸出时与收卷轴一端活动连接，所述收卷驱动头收缩时与所述收卷轴脱离。
9.根据权利要求8所述的全自动组合模块新能源材料真空烘烤线，其特征在于：所述传输装置还包括放卷驱动机构，所述放卷驱动机构设置在所述功能箱体上，所述放卷驱动机构包括放卷驱动电机和可伸缩的放卷驱动杆，放卷驱动杆的一端与放卷驱动电机的输出轴连接，另一端与放卷驱动头连接；所述放卷驱动头伸出时与放卷轴一端活动连接，所述放卷驱动头收缩时与所述放卷轴脱离。
10.根据权利要求4、5或7 所述的全自动组合模块新能源材料真空烘烤线，其特征在于：所述传输装置包括底板，在所述底板上设有带收卷轴的收卷支架和带放卷轴的放卷支架，收卷轴由收卷电机驱动，在所述功能箱体上设有电源伸缩装置，当电源伸缩装置伸出时给收卷电机提供电源，当电源伸缩装置收缩时切断收卷电机的电源；或者，所述传输装置包括底板，在所述底板上设有带收卷轴的收卷支架和带放卷轴的放卷支架，收卷轴由收卷电机驱动，在所述功能箱体上设有收卷电源伸缩装置，当收卷电源伸缩装置伸出时给收卷电机提供电源，当收卷电源伸缩装置收缩时切断收卷电机的电源；所述放卷轴由放卷电机驱动，在所述功能箱体上设有放卷电源伸缩装置，当放卷电源伸缩装置伸出时给放卷电机提供电源，当放卷电源伸缩装置收缩时切断放卷电机的电源。
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